由麻省理工学院和雷神BBN科技公司领导的一个研究小组开发了一种新设备，可以检测各种电磁波谱范围内的单光子，从较高的能量可见到较低能量的无线电频率。该装置由一片石墨烯组成，石墨烯的两端由超导体接触 - 称为约瑟夫森结。

研究新技术的研究人员说，以这种方式探测太赫兹和微波光子的能力可以观测到宇宙中一些最微弱的物体，“以及开辟量子信息处理的新机会”。

“在没有光子的情况下，超电流可以通过石墨烯，我们检测到超导触点之间没有电压差，”该团队解释道。“然而，当光子被吸收时，石墨烯中的电子会升温，阻挡超电流并导致我们可以测量的电压尖峰。”

由于石墨烯的独特性能，该器件比以前的单光子探测器对低频光更敏感。“首先，石墨烯可以吸收电磁波谱中几乎任何波长的光。其次，由于石墨烯是二维的，它可以很容易地集成到可以进一步增强其光吸收的结构中。“这种结构包括用于微波光子的微波腔或用于红外光子的光子晶体腔。

“最后，最重要的是，石墨烯具有特殊的伪相对论电子带结构，与其他材料相比，它具有非常小的电子态密度，”该团队解释道。“因为它的电子态很少，所以它具有极低的热容量，这意味着它只需要很少的能量来提高电子的平均温度。”

在他们的工作中，研究人员表明只需要一个微波光子即可将石墨烯的温度提高一倍（当它从低温开始时）。“根据我们的计算，该设备可以每秒高达十亿次的速率检测单个红外光子，以每秒一百万次的速率检测微波光子。”新的单光子探测器也可以用于天文学研究人员说，正如量子信息处理一样。“后者特别有前景，因为迄今为止最好的量子计算技术依赖于约瑟夫森结，所以将我们的探测器耦合到这些系统是有点自然的”。